Новые проблемы, новые решения

Современные экологически чистые гидравлические жидкости могут вызвать серьезные проблемы, которых не возникало при использовании жидкостей предыдущего поколения, содержащих присадки тяжелых металлов. С современными жидкостями могут возникать электростатические разряды и множество других вредных эффектов, но существуют решения, позволяющие облегчить эти проблемы.

Производители гидравлических жидкостей вводят присадки (обычно несколько в виде пакета присадок) в базовые масла, чтобы придать им характеристики, необходимые для жестких условий гидравлических систем. Присадки улучшают вязкость, уменьшают трение, предотвращают износ и позволяют жидкости выдерживать высокие температуры без окисления. Базовые масла группы I содержат ароматические соединения (большинство из которых токсичны) и цинк (тяжелый металл, повышающий износостойкость). Из-за своей токсичности и потенциальной угрозы для экологических систем они больше не соответствуют действующим международным экологическим стандартам.

Гидравлические и смазочные масла групп II–IV (не показаны в таблице ниже) производятся с соответствующими пакетами присадок, не содержат токсинов и канцерогенов, не содержат тяжелых металлов, беззольны (не образуют остатков в результате сгорания). Однако, поскольку эти масла не содержат металлов, они имеют низкую электропроводность. Когда эти масла проходят через фильтры гидравлической системы, они могут генерировать электростатические заряды. Это может привести к искрению, которое может привести к взрыву резервуара или повреждению гидравлических компонентов, таких как клапаны и фильтры. Искры также могут мешать работе электронных компонентов или повредить их, а также образовывать отложения старения масла.

При старении современных безцинковых и беззольных масел образуются очень мелкие (менее 1 мкм) твердые загрязнения, которые не растворяются в масле и обычно называются лаком. Этот лак оседает на замасленных поверхностях деталей и отрицательно влияет на их работу. Потенциальные последствия включают заклинивание золотников клапанов, перегрев соленоидов и чрезвычайно короткий срок службы фильтрующего элемента.

Если два вещества (например, фильтрующий материал и гидравлическая жидкость) с разными работами выхода электронов собираются вместе, электроны в точке раздела передаются из материала с более низкой работой выхода в материал с более высокой работой выхода. На границе раздела возникает дефицит электронов, и в жидкости образуется диффузионный слой, имеющий заряд, противоположный заряду фильтрующего материала. Заряд этого слоя ослабевает по мере удаления от фильтрующего материала.

Когда жидкость течет, заряд переносится вниз по течению и создает потенциал напряжения. Чем быстрее поток жидкости, тем выше потенциал напряжения. Если напряжение превысит пороговое значение, произойдет внезапное выравнивание напряжения, обычно в виде искрения. Однако для возникновения искрения жидкость должна иметь низкую проводимость. В противном случае заряды в диффузном слое могут перетечь обратно и выровняться, как в жидкостях, содержащих добавки тяжелых металлов.

Последствия — Последствия электростатических разрядов могут быть серьезными. Например, когда заряд переносится маслом дальше по потоку, в гидравлическом резервуаре могут возникнуть неконтролируемые выбросы. В зависимости от состава нефтевоздушной смеси в пласте могут произойти взрывы. Кроме того, в результате искрения в фильтрующем материале могут быть прожжены отверстия.

На фотографии выше видно отверстие диаметром более 200 мкм в фильтрующем материале толщиной 3 мкм. Отверстие создает путь для прохождения загрязнений через фильтр, что серьезно снижает эффективность фильтра. Другие компоненты системы, такие как охладители и клапаны, также могут быть повреждены неконтролируемыми выбросами.

Электростатические разряды также могут вызывать электромагнитные волны, которые нарушают работу и повреждают чувствительные датчики и электронные компоненты. Помимо повреждения гидравлических компонентов, выбросы могут также повлиять на гидравлическое масло. Искры разрывают связи внутри жидкости, образуя свободные радикалы, которые полимеризуются в длинные цепи. Это, в свою очередь, приводит к образованию лака от старения масла.